Los científicos han descubierto cómo las plantas crean redes de canales de aire, los pulmones de la hoja, para transportar dióxido de carbono CO 2 a sus celdas.
Los botánicos saben desde el siglo XIX que las hojas tienen poros, llamados estomas, y contienen una intrincada red interna de canales de aire. Pero hasta ahora no se entendía cómo se forman esos canales en los lugares correctos para proporcionar unflujo constante de CO 2 a cada célula vegetal
El nuevo estudio, dirigido por científicos del Instituto de Alimentos Sostenibles de la Universidad de Sheffield y publicado en Comunicaciones de la naturaleza utilizó técnicas de manipulación genética para revelar que cuanto más estomas tiene una hoja, más espacio aéreo forma. Los canales actúan como bronquiolos, los pequeños conductos que transportan aire a las superficies de intercambio de los pulmones humanos y animales.
En colaboración con colegas de la Universidad de Nottingham y la Universidad de Lancaster, mostraron que el movimiento de CO 2 a través de los poros lo más probable es que determine la forma y la escala de la red de canales de aire.
El descubrimiento marca un gran paso adelante en nuestra comprensión de la estructura interna de una hoja y cómo la función de los tejidos puede influir en su desarrollo, lo que podría tener ramificaciones más allá de la biología de las plantas, en campos como la biología evolutiva.
El estudio también muestra que las plantas de trigo han sido criadas por generaciones de personas para tener menos poros en sus hojas y menos canales de aire, lo que hace que sus hojas sean más densas y les permite crecer con menos agua.
Esta nueva visión resalta el potencial de los científicos para hacer que los cultivos básicos como el trigo sean aún más eficientes en cuanto al agua al alterar la estructura interna de sus hojas. Este enfoque está siendo promovido por otros científicos del Instituto de Alimentos Sostenibles, que han desarrolladoarroz y trigo listos que pueden sobrevivir a condiciones de sequía extrema.
El profesor Andrew Fleming del Instituto de Alimentos Sostenibles de la Universidad de Sheffield dijo: "Hasta ahora, la forma en que las plantas forman sus intrincados patrones de canales de aire ha sido sorprendentemente misteriosa para los científicos de plantas".
"Este descubrimiento importante muestra que el movimiento del aire a través de las hojas da forma a su funcionamiento interno, lo que tiene implicaciones para la forma en que pensamos sobre la evolución en las plantas".
"El hecho de que los humanos ya hayan influido inadvertidamente en la forma en que las plantas respiran al cultivar trigo que usa menos agua sugiere que podríamos apuntar a estas redes de canales de aire para desarrollar cultivos que puedan sobrevivir a las sequías más extremas que esperamos ver con el colapso climático".
La Dra. Marjorie Lundgren, becaria de carrera temprana de Leverhulme en la Universidad de Lancaster, dijo: "Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que el desarrollo de estomas y el desarrollo de espacios aéreos dentro de una hoja están coordinados. Sin embargo, no estábamos realmente seguros de quécondujo al otro. Entonces esto comenzó como una pregunta de "¿qué vino primero, la gallina o el huevo?"
"Utilizando un conjunto inteligente de experimentos que involucran análisis de imágenes de CT de rayos X, nuestro equipo colaborativo respondió estas preguntas utilizando especies con estructuras foliares muy diferentes. Si bien demostramos que el desarrollo de estomas inicia la expansión de los espacios aéreos, tomamos unodé un paso más para demostrar que los estomas realmente necesitan intercambiar gases para que los espacios aéreos se expandan. Esto pinta una historia mucho más interesante, vinculada a la fisiología ".
El trabajo de imágenes de rayos X se llevó a cabo en la Instalación de Hounsfield en la Universidad de Nottingham. El Director de la Instalación, el Profesor Sacha Mooney, dijo: "Hasta hace poco, la aplicación de CT de rayos X, o tomografía computarizada, en ciencias de las plantasse ha centrado principalmente en visualizar la mitad oculta de la planta, las raíces, a medida que crecen en el suelo.
"Trabajando con nuestros socios en Sheffield, hemos desarrollado la técnica para visualizar la estructura celular de una hoja de planta en 3D, lo que nos permite ver cómo la compleja red de espacios aéreos dentro de la hoja controla su comportamiento. Es muy emocionante."
El Instituto de Alimentos Sustentables de la Universidad de Sheffield reúne experiencia multidisciplinaria e instalaciones de investigación de clase mundial para ayudar a lograr la seguridad alimentaria y proteger los recursos naturales de los que todos dependemos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Sheffield . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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